JPH02123974A

JPH02123974A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH02123974A
Application number: JP63276579A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kuwabara; 保雄桑原; Naofumi Fujie; 直文藤江; Takao Saeki; 佐伯　孝夫
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-05-11
Also published as: US5049774A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はステータに発生する振動を駆動源とした超音波
モータに関するものである。

（従来の技術）従来よりステータに発生する伸縮を利用してロータを回
転させる超音波モータが知られている。

これらの超音波モータでは、ステータに発生した振動エ
ネルギーが摩擦力によってロータに伝達され、ロータが
回転する。それゆえに、超音波モータから安定した出力
を得るためには、ロータがステータに安定して接触して
いる必要がある。

第２図、第３図に従来の超音波モータを示す。

従来装置においては、ステータ５１にロータ５２をでき
るだけ安定して接触させるために、皿バネ５３の弾性変
形によってロータ５２とステータ５１の間の加圧力が適
当な値に保持されている。

ロータ５２が回転している間、ロータ５２はステータ５
１から高い周波数を有する振動圧力を受け、法線方向と
接線方向に振動する（第３図参照）。この時、ロータ５
２に生じる振動はステータ５１の振動と同じ周波数をを
有している。ロータ５２の振動とステータ５１の振動が
同じ周波数を有している状態では、超音波モータの出力
はステータ５１に供給される電力の大きさに応じて増大
する。

（発明が解決しようとした課題）ところが、ステータ５１に供給する電力がある限界値を
越えると、超音波モータの出力は殆ど増大しなくなる。

この状態では、ロータ５２に独自の固有振動が発生し、
ステータ５１と同じ周波数有する振動が弱められている
。

多くの実験の結果、発明者らは、ステータ５１とロータ
５２との間に加えられている加圧力がロータ５２の周方
向に沿って一様に分布していればそれだけロータ５２に
独自の固有振動が発生しにくいことを発見した。このこ
とは、ステータ５１とロータ５２との間に加えられてい
る加圧力がロータ５２の周方向に沿って一様に分布させ
れば、ステータ５１に供給できる電力の限界値が高く設
定でき、大出力の超音波モータが構成できることを意味
する。

そこで、本発明では従来の超音波モータの問題点を解消
し、ステータとロータとの間に加えられている加圧力を
ロータの周方向に沿って一様に分布させることを技術的
課題とした。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）前述した技術的課題を達成するために講した技術的手段
は、ハネ手段によってロータをステータに向かって押さ
えつけた超音波モータにおいて、前記ロータの一部に高
剛性部を形成し、該高剛性部において前記バネ手段と前
記ロータが当接するようにしたことである。

（作用）前述した技術的手段によれば、ロータと／Ｎネ手段の当
接部に高剛性部が形成されている。高剛性部が形成され
ていることによって、ステータとロータとの間に加えら
れている加圧力が高剛性部の周方向に沿って一様に分布
し、ロータに独自の固有振動が発生しにくくなる。

（実施例）以下、添付図面に基づいて、本発明の好ましい一実施例
を説明する。

第１図に本実施例の超音波モータ１００の縦断面図を示
す。略円板状のベース４の中心部には開口部４ａが開け
られている。開口部４ａには、軸受け１６が圧入されて
いる。

ベース４には、リング状のステータ３の内孔が嵌合して
いる。ステータ３は螺子１１によってベース４に固定さ
れている。ステータ３はリング状の弾性体１の一面にリ
ング状の圧電素子２を導電性の接着剤によって貼り付け
たものである。

弾性体１は大径リング部１ａと小径リング部ｌｂＯ間が
薄肉部１ｃを介して連続となった形状を有している。弾
性体ｌは、小径リング部１ｂが螺子１１で支持されるこ
とによりベース４に固定されている。大径リング部１ａ
の上面には全周に渡って定ピツチの突部１ｅが多数形成
されている。

弾性体１は導電性の金属材料（りん青銅）で作られてい
るので、電気的には弾性体１がベース４に接続されてい
ることになる。

圧電素子２は、超音波モータ１００の進行波発生用の公
知の素子である。圧電素子２とベース４の間には引出電
ｆｆ１１７が配設されている。引出電極１７は圧電素子
２に電気的に接続されている。

引出電極１７には電気リード１８が接続されており、引
出電極１７とベース４の間に交流電圧を印加することに
より圧電素子２が伸縮し、弾性体１に進行波振動が生起
される。

ベース４には略円筒状の側部材１２が螺子により固定さ
れている。また、側部材１２の内周側には蓋部材５が配
設されている。蓋部材５と側部材１２の間には螺子が切
られており、蓋部材５を回転させると、蓋部材５が回転
軸９の長手方向に移動する。ベース部材４と側部材１２
、及び蓋部材５は超音波モータ１００の外部を取り囲む
ノ＼ウジング部材を構成する。

蓋部材５には、ベアリング部材１５が固定されている。

回転軸９はベアリング１５と軸受け１６によって支承さ
れる。ベアリング１５は回転軸９のフランジ部９ａに当
接しており、回転軸９が蓋部材５に向かって移動するこ
とを防止する。

ベアリング１５と弾性体１の間にはロータ６とゴムシー
）１９および皿バネ１３が挿入されている。ロータ６と
ゴムシート１９は皿ばね１３の弾性力によってステータ
３に押さえつけられる。

皿ばね１３は、回転軸９に形成されたフランジ部９ａに
よって拘束されており、蓋部材５に向かう移動が制限さ
れている。また、皿ばね１３はフランジ部９ａによって
ベアリング部材１５と同軸に保持されている。従って、
蓋部材５を回転させ、蓋部材５を回転軸９の長手方向に
移動させることにより、ステータ３とロータ６の間の加
圧力を調整することができる。

ロータ６と皿ばね１３の間には、ゴムシート１４が介在
する。ゴムシート１４は、ロータ６の振動によってロー
タ６と皿ばね１３の間から音が発生することを防止する
。

ロータ６にはリング状の厚肉部１０が形成されている。

この厚肉部１０はロータ６とステータ３の当接面から内
周側に延在し、ロータ５の内周側の剛性を高めている。

皿ばね１３はこの厚肉部ｌＯに当接してロータ６を押さ
えつける。厚肉部ｌＯは皿バネ１３の加圧力を分散させ
、加圧力をロータ６の周方向に沿って一様に分布させる
。それゆえに、本実施例装置では、ロータ６が皿ばね１
３の加圧力によって均一にたわむようになる。

ロータ６の外周縁部には摺動部６ａが形成されている。

摺動部６ａの下面は弾性体１の大径リング部１ａに対向
している。また、摺動部６ａと弾性体ｌの間には摩擦材
フィルム７が挿入される。

ロータ６は皿ばね１３の加圧力により下方に押さえつけ
られているので、摺動部６ａの下面は大径リング部１ａ
に形成された突部１ｅに摩擦材フィルム７を介して当接
する。

電気リード１８とベース４の間に交流電力を印加すると
、電歪振動子２が振動して弾性体ｌに進行波が発生する
。この進行波は、弾性体１の大径リング部１ａを進行（
周回）する。この時、大径リング部１ａに形成された突
部１ｅによって進行波の振幅が拡大される。ロータ６が
摩擦材フィルム７を介して大径リング部１ａの突部１ｅ
に当接しているので、大径リング部１ａの進行波がロー
タ６に回転モーメントを与える。これによりロータ６お
よび回転軸９が回転する。

ロータ６が回転している間、ロータ６は弾性体１から高
い周波数を有する振動圧力を受け、法線方向と接線方向
に振動する。この時、ロータ６に生じる振動は弾性体ｌ
の振動と同じ周波数を有している。ロータ６の振動と弾
性体１の振動が同じ周波数を有している状態では、超音
波モータ１００の出力は圧電素子２に供給される電力の
大きさに応じて増大する。

圧電素子２に供給される電力を徐々に大きくして行くと
、ロータ６に生じる振動が徐々に大きくなる。本実施例
装置では、ロータ６に形成された厚肉部１０により、弾
性体１とロータ３の間に加えられている加圧力がロータ
６の周方向に沿って一様に分布しているので、圧電素子
２に供給される電力がかなり大きくなっても、ロータ６
に独自の固有振動が発生しない。それゆえに、圧電素子
２に大電力を供給し、超音波モータ１００から大出力を
得ることができる。

一例として、ロータ６の直径が約８０（ｍｍ）の超音波
モータ１００を使用して円筒状部材１０の効果を６１！
認したところ、直径が約６５（ａｍ）の円筒状部材を使
用した場合、円筒状部材が無い場合に比べて約１．２倍
の出力を得ることができた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ロータに形成された厚肉部によって、
ステークとロータとの間に加えられている加圧力がロー
タの周方向に沿って一様に分布するので、ロータに独自
の固有振動が発生しに（くなる。従って、ステータに大
電力を供給することができ、大出力の超音波モータを構
成することができる。また、ロータに独自の固有振動が
発生しにくくなるので、ロータから発生する雑音のレベ
ルが低減され、静かなモータが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の弾性体を適用した好ましい超音波モー
タの断面図である。第２図は従来の超音波モータを描いた断面図である。第３図は従来の超音波モータを描いた斜視図である。１・・・弾性体、２・・・圧電素子、３・・・ステータ
。４・・・ベース、５・・・蓋部材、６・・・ロータ。７・・・摩擦材、９・・・回転軸。１０・・・厚肉部（高剛性部）。１１・・・螺子、１２・・・側部材、１３・・・皿ばね
１４・・・ゴムシート　１５・・・ベアリング部材。１６・・・軸受け、１７・・・引出電極。１８・・・電気リード、１９・・・ゴムシート１００・
・・超音波モータ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　ステータと、該ステータに当接し、該ステータ
の振動によつて駆動され回転するロータと、前記振動体
に向かつて前記ロータを押さえつけるバネ手段とを有す
る超音波モータにおいて、前記ロータの一部に高剛性部
が形成され、該高剛性部において前記バネ手段と前記ロ
ータが当接するようにした超音波モータ。
（２）　前記高剛性部は、厚肉部であることを特徴とし
た請求項（１）記載の超音波モータ。
（３）　前記ステータは、電歪素子と弾性体を備えるこ
とを特徴とした請求項（１）記載の超音波モータ。
（４）　前記高剛性部が、前記ロータと前記弾性体の当
接面よりも内周側で当接していることを特徴とした請求
項（３）記載の超音波モータ。